揭开宇宙“小红点”之谜

令人费解的“小红点”

2022年，韦布空间望远镜（JWST）在高红移宇宙中发现了一些神秘的“小红点”。这些光点致密、明亮，却令人困惑，它们出现在宇宙“仅有”数亿年历史的时候；而又过了十亿年，它们似乎又消失不见了。那么，它们究竟是什么？

起初，一些科学家认为“小红点”是一些质量巨大的星系，其恒星总质量比银河系还要大，其辐射强到足以让JWST在130亿年后的今天仍能探测到。然而，这一推测很难与一个事实相吻合：这些天体存在于大约在大爆炸后6亿年的早期宇宙，而这一时期通常应当对应更低的恒星总质量。

此外，一个星系中可用于形成恒星的可见物质数量，是其所含暗物质质量的一个固定比例。按照传统宇宙学模型，“小红点”中的暗物质质量太小，不足以支撑它们成为“高恒星质量”的星系。

现在，在一项新发表于《自然》杂志的研究中，一个研究团队在对“小红点”图像进行了两年持续分析之后找到了答案。

不是星系

宇宙中含量最丰富的元素是氢。当氢气受到高能激发时，其中的原子就会发光。这种光的光谱会在一些明确的频率位置出现尖峰，也就是发射线。来自天体的氢发射线通常呈现为宽峰，即峰值会跨越一段频率范围，这段范围称为线宽。

过去的研究表明，“小红点”的氢发射线尤其宽，这表明发光气体的运动速度达到每秒数千千米。如此极端的速度，是活动星系核（AGN）的“典型特征”。

所谓AGN，指的是在一些星系中，物质在星系中心的超大质量黑洞引力牵引下被加速、加热并发光的区域。AGN总会发射出X射线以及射电波。但迄今为止，科学家并没有从“小红点”探测到X射线或射电波的信号。

在新的研究中，研究人员利用JWST对氢发射线Hα（波长656.28纳米）的观测，对12个“小红点”的谱线形状进行了分析。结果显示，JWST观测到的Hα光谱与一种情形相一致：一个极高亮度的中心光源，被致密的电离气体云所包围。在样本中，最亮光源的总光度相当于超过2500亿个太阳的光度，而其这些光源的尺度只有不到0.1秒差距，远远小于一个星系的尺度。

如此巨大的光度，却集中在如此微小的空间区域，在已知物理机制中，唯一合理的解释是超大质量黑洞的吸积过程。因此，这项研究认为，“小红点”本质上对应的是处在快速生长早期阶段、被致密电离气体“茧”包裹的年轻超大质量黑洞吸积系统。

“小红点”其实是被一层致密气体“茧”包裹的年轻的超大质量黑洞，并正在吸积其中的物质不断成长。吸积过程会释放出巨大的能量，这些辐射穿透气体茧射出，使“小红点”呈现出独特的红色。（图/JWST / Darach Watson）

有意思的是，在天文学中，“年轻”通常与蓝色联系在一起，因为年轻恒星燃烧炽热、呈现蓝色。但这次，研究人员发现的这些最年轻的超大质量黑洞却是红色的。

快速成长的黑洞

目前已知的小红点已有数百个，它们的质量可高达太阳的1000万倍，直径可达1000万千米。

研究人员表示，这项研究让他们捕捉到了这些年轻超大质量黑洞正处在快速增长过程中的状态，这是此前从未观测到的阶段。

这为黑洞的早期发展带来了新的认识，并在一定程度上回答了一个问题：为何在大爆炸之后仅仅7亿年，宇宙中就已经出现了质量高达太阳10亿倍的超大质量黑洞。

#参考来源：

https://news.ku.dk/all_news/2026/01/copenhagen-researchers-make-the-front-page-of-nature-solving-the-mystery-of-the-universes-little-red-dots/

https://www.nature.com/articles/d41586-025-04089-y

https://www.nature.com/articles/s41586-025-09900-4

#图片来源：

封面图&首图：JWST/Darach Watson